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4-1 物质分离提纯类
核心是“除杂”
这类题的生产目的非常明确：从含有杂质的原料中，得到纯净的目标物质。
原料特征：通常为矿石、废渣、工业盐等，成分复杂，含有大量伴生元素。
产品特征：纯度要求高，产品常以结晶水合物（如 FeCl3⋅6H2O）、氧化物（Al2O3）或纯净盐类形式
存在。
流程逻辑：流程设计的核心就是“怎么把杂质去掉”。
如果是固体原料，通常先溶解，让目标离子和杂质离子都进入溶液，然后再分批沉淀分离。
如果是气体原料，通常用吸收液吸收，然后解析出来。
考查重点：
如何让杂质离开（沉淀、挥发、萃取）。
如何在这个过程中不让目标物质损失。
如何判断杂质除干净了。
第一步：看两头，定目标
先别看中间复杂的箭头，直接看原料和产品。
找原料：框框里写了什么？通常有主元素（你要的）和杂质元素（不要的）。
审题动作：用笔圈出目标元素（如 Co），划掉非目标杂质（如 Fe、Al、Cu）。
找产品：最终生成的物质是什么？是氧化物、金属单质还是盐？
审题动作：看产品中目标元素的价态和存在形式。如果原料中是 Fe2+，产品中是 Fe3+，中间
肯定要有氧化步骤。
第二步：看箭头，跟流向
顺着流程线，重点关注目标元素去了哪里，杂质元素在哪一步被除去。
主线：目标元素的走向。
支线：滤渣、滤液、气体副产物的去向。
审题动作：看到一个“过滤”操作，立刻问自己：滤渣是什么？滤液里还有什么？
第三步：看陌生，找提示
陌生物质：题目中出现的你没见过的化学式（如 Na2SeO3），一般会在题干或已知部分给出信息，
或者可以通过化合价推断。
坐标图/数据表：近年来高考常考pH 范围沉淀图、溶解度曲线图。一定要看图，这是判断除杂条件
的关键依据。
1. 关于“浸出/溶解”的操作
问：为什么粉碎矿石？
o
答：增大接触面积，加快浸出/反应速率，提高浸出率。
问：为什么用某某溶剂浸取？（如盐酸、硫酸、氢氧化钠）
o
答：使目标元素转化为可溶性离子进入溶液，与不溶性杂质分离；或使杂质溶解而目标元
素不溶（反其道而行之）。
2. 关于“调节pH”除杂
这是分离提纯类题目中最重要的考点。
问：加入 XO（如 CuO、MgO、CaCO3）调节pH 的目的是什么？
o
答题模板：消耗溶液中的 H+，升高pH，使 Fe3+（或其他杂质离子）完全水解生成 Fe(OH
)3 沉淀而除去，同时不引入新的杂质。
问：控制pH 的范围是多少？
o
答题模板：看题目给出的图表。原则是：大于杂质离子完全沉淀的pH，小于目标离子开始
沉淀的pH。（例如：使 Fe3+沉淀完全，但 Co2+ 不沉淀）。
3. 关于“过滤”与“洗涤”
问：如何洗涤沉淀？
o
答：向过滤器中加入蒸馏水（或冷水、乙醇）至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3
次。
o
注意：如果晶体易溶于水，常用乙醇洗涤，目的是减少溶解损失，且乙醇易挥发，便于干
燥。
问：如何判断沉淀已洗涤干净？
o
答题模板：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加某试剂（针对滤液中的特征离子，如 C
l−、SO4
2−），若无明显现象（如无白色沉淀、无颜色变化），说明沉淀已洗涤干净。
4. 关于“结晶”与“干燥”
问：从溶液中得到晶体的方法？
o
若产品为溶解度随温度变化大的物质（或含结晶水）：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗
涤、干燥。
o
若产品为溶解度随温度变化小的物质（或受热易分解）：蒸发结晶（至大量晶体析出）、
趁热过滤、洗涤、干燥。
o
注意：如果有“减压蒸发”或“低温干燥”，通常是为了防止产品受热分解或失去结晶
水。
口诀：首尾定目标，箭头看流向；除杂不留新，沉淀看pH；洗涤要检验，结晶
防分解。
易错点 1：方程式忘写介质
场景：书写浸出反应或调节pH 时的离子方程式。
错误示范：写 Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+
正确姿势：水解反应是可逆的，且通常需要加热条件。应写为 Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+。更重要的
是，如果题目说“加入 Na2CO3 调节pH 促进 Fe3+水解”，要考虑双水解反应，写成 2Fe3++3CO3
2−
+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑。
易错点 2：除杂试剂的选择“引狼入室”
场景：为了除去 Fe3+，需要调pH，但选错了试剂。
错误示范：为了除去 Cu2+溶液中的 Fe3+，用 NaOH 调pH。
正确逻辑：用 NaOH 虽然能调高pH，但会把 Cu2+ 也沉淀了，且引入 Na+新杂质。应该用 CuO、
Cu(OH)2 或 CuCO3，既能消耗 H+ 调高pH，又不引入新杂质。
易错点 3：结晶方式的误判
场景：从 FeCl3溶液中得到 FeCl3⋅6H2O。
错误示范：直接蒸发结晶。
正确逻辑：直接蒸发会促进 Fe3+水解，且加热过度会使结晶水失去或产物分解。正确做法是在 H
Cl 气流中（抑制水解）蒸发浓缩、冷却结晶。
易错点 4：循环物质的误判
场景：问“流程中可循环利用的物质”。
错误示范：看到箭头指回前面，就随便写一个。
正确逻辑：循环物质的特点是在上一部反应中生成，在下一步反应中作为反应物投入。通常指母
液、滤液中的酸或某沉淀剂。
【典例】
【审题】
1．（25-26 高三下·河南郑州·开学考试）
常作为玻璃陶
瓷的着色剂，使玻璃、陶瓷呈现黄色或绿色；同时提升产
品的耐热性。以钒渣（主要含
，还有少量
MnO、
、
等）为原料提取
的流程如图所
示。
已知：
难溶于水和碱，可溶于酸，灼烧可生成
；
。
回答下列问题：
（1）自旋量子数（
）表示电子自旋，顺时针旋转时，
；逆时针旋转时，
。基态V 原子的自旋
量子数（
）总和为______，V 位于周期表______区。
（2）滤液1 中阴离子除
外，还有______（填离子符
号），滤渣1 的主要成分是______（填化学式）。
（3）“焙烧”时
反应生成
和
，该反应
的化学方程式为____________。
（4）写出“沉锰”时反应的离子方程式：____________。
（5）向“沉锰”的滤液中需加入过量
，其目的是
____________（从平衡移动角度分析，用必要的文字和化
学用语回答）。
（6）“系列操作X”包括过滤、洗涤，检验
洗涤干净
的试剂为______。
（7）已知
的结构为
，在“酸溶”时，溶
液中含有
。已知
具有八元环结构，其结
构式可表示为______。
【答案】（1）
或
（或用分数表示） d
流程：整体把握工艺主线
原料：钒渣（主要含 Fe(VO₂)₂，还有少
量 MnO、Al₂O₃、SiO₂ 等）
步骤：
碱溶（加NaOH）→ Al₂O₃、SiO₂
溶解生成 Na[Al(OH)₄] 和 Na₂SiO₃
进入滤液1；Fe(VO₂)₂、MnO 不溶
进入滤渣
焙烧（滤渣加 Na₂CO₃、通O₂）→
Fe(VO₂)₂ 被氧化生成 NaVO₃ 和
Fe₂O₃
酸溶（加H₂SO₄）→ 溶解焙烧产
物，得到含 Fe³⁺、VO₃⁻、Mn²⁺ 等
的溶液
沉铁（调pH ）→ Fe³⁺ 沉淀为
Fe(OH)₃（滤渣1）
沉锰（加Na₂SO₃、NH₄HCO₃）→
Na₂SO₃ 还原高价锰为 Mn²⁺ ，
NH₄HCO₃ 沉淀 Mn²⁺ 为 MnCO₃
沉钒（加(NH₄)₂SO₄）→ NH₄⁺ 与
VO₃⁻ 生成 NH₄VO₃ 沉淀
煅烧 → NH₄VO₃ 分解得 V₂O₅
流程主线：通过选择性溶解、氧化焙烧、沉
淀分离，将钒从复杂矿物中逐步富集并
转化为目标产物 V₂O₅。
原理：每一步的化学本质
碱溶：Al₂O₃（两性氧化物）和 SiO₂（酸
性氧化物）与 NaOH 反应生成可溶性
盐，而 Fe(VO₂)₂（偏钒酸亚铁）和 MnO
（碱性氧化物）不溶，实现初步分离。
焙烧：Fe(VO₂)₂ 在 O₂ 和 Na₂CO₃ 作用
下被氧化，V 从 +4 升至 +5 生成
NaVO₃，Fe 从 +2 升至 +3 生成 Fe₂O₃，
属于氧化还原反应。
沉锰：Na₂SO₃ 将高价锰还原为 Mn²⁺（防
止 Mn 以高价态沉淀损失）；Mn²⁺ 与
（2）
、
（3）
（4）
（5）加入过量
，增大
，使平衡
向生成
方向
移动，提高
产量（叙述合理即可）
（6）
溶液（是否写稀盐酸均给分 ）
（7）
【解析】钒渣主要含
，还有少量MnO、
、
等。钒渣加氢氧化钠“碱溶”，
、
溶于
氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠、硅酸钠，
、
MnO 不溶于氢氧化钠溶液，过滤，滤渣加碳酸钠和氧气
“焙烧”，
反应生成
和
，MnO 被
氧化为较高价态锰，加硫酸溶解，得到含有硫酸铁、
HVO3和较高价态锰盐，调节pH 生成氢氧化铁沉淀“沉
铁”，用亚硫酸钠把较高价态锰还原为Mn2+，加碳酸氢
铵生成碳酸锰“沉锰”，滤液加硫酸铵生成钒酸铵沉淀，
过滤、洗涤、干燥得钒酸铵晶体，钒酸铵煅烧得到
V2O5。
（1）基态V 原子3d 轨道中有3 个自旋方向相同的未成对电
子，所以自旋量子数
总和为
或
；V 是23 号元
素，位于第四周期ⅤB 族，V 位于周期表d 区。
（2）
、
溶于氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠、硅酸
钠，所以滤液1 中阴离子除
外，还有
、
；“酸溶”后的溶液中含有Fe3+，调节pH 生成氢氧
HCO₃⁻ 反应生成 MnCO₃ 沉淀，利用碳
酸盐溶度积差异。
沉钒：加入过量 (NH₄)₂SO₄，增大 NH₄⁺
浓度，利用同离子效应使 NH₄VO₃ 沉淀
完全。
煅烧：NH₄VO₃ 热分解生成 V₂O₅、NH₃
和 H₂O。
3. 计算：关键定量分析
第(1)问自旋量子数总和：基态 V（原子
序数23）电子排布为 [Ar]3d³4s²，3d 轨
道有3 个未成对电子，每个电子自旋量
子数为 +1/2 或 -1/2，但通常取相同方
向，总和为 +3/2 或 -3/2（题目要求写总
和，可写为 3/2 或 1.5）。
第(5) 问平衡移动解释：加入过量
(NH₄)₂SO₄，c(NH₄⁺) 增大，使平衡 NH₄⁺
+ VO₃⁻ ⇌ NH₄VO₃↓ 向右移动，提高产
率。
第(7)问结构推断：H₄V₄O₁₂ 由 4 个 VO₄
四面体通过共用氧原子形成八元环，需
根据已知 H₃VO₄ 结构（三个OH）推断
脱水后的环状结构。
操作：实验与工业控制要点
碱溶：用 NaOH 溶液，控制浓度和温
度，确保 Al、Si 充分溶解而 Fe、Mn
不溶。
焙烧：需通入足量 O₂，保证 Fe(VO₂)₂
完全氧化。
沉锰：先加 Na₂SO₃ 还原，再加
NH₄HCO₃ 沉淀，顺序不可颠倒。
沉钒：加入过量 (NH₄)₂SO₄，充分搅拌使
沉淀完全。
洗涤检验：用 BaCl₂ 溶液检验洗涤液中
是否含 SO₄²⁻，判断 NH₄VO₃ 是否洗
净。
化铁沉淀“沉铁”，滤渣1 的主要成分是
。
（3）“焙烧”时
和碳酸钠、氧气反应生成
和
、二氧化碳，反应的化学方程式为
。
（4）“沉锰”时硫酸锰和碳酸氢铵反应生成碳酸锰沉淀、硫
酸铵、二氧化碳，反应的离子方程式为
；
（5）向“沉锰”的滤液中需加入过量
，增大
，使平衡
向
生成
方向移动，提高
产量。
（6）“系列操作X”包括过滤、洗涤，
中的杂质可能
是硫酸铵，若洗涤液中不含
，说明
已经洗
涤干净，检验
洗涤干净的试剂为
溶液。
（7）
已知
的结构为
，在“酸溶”时，溶液中
含有
。4 分子
脱去4 分子水得到
，
具有八元环结构，其结构式可表示为
。
1．（25-26 高三下·重庆·月考）某科研团队以高铬型钒磁铁矿(主要成分为FeV2O4、FeCr2O4及SiO2、
Al2O3等杂质)，通过以下工艺流程提取钒和铬。
已知：①焙烧后，钒元素以
形式，铬元素以
形式存在；
②
。
（1）写出基态Cr 原子的简化电子排布式：_______；下列V 原子的价层电子排布图中，处于基态的是
_______(填序号)。
A．
B．
C．
D．
（2）高铬型钒磁铁矿因表面附着有矿物油，可用_______(填序号)洗涤。
A．NaOH 溶液
B．H2SO4溶液
C．乙醇溶液
D．碳酸钠溶液
（3）写出FeV2O4焙烧的化学方程式：_______。
（4）滤渣2 为_______(填化学式)。
（5）“沉钒”得到
，若洗脱后的溶液中
，为使钒元素的沉淀率达到
，则沉钒后溶液中的
至少为_______
。(忽略溶液体积的变化)
（6）为测定所制得
样品的纯度，进行如下实验：称取2.000 g 样品，用稀硫酸溶解、定容得
溶液。量取20.00 mL 溶液放入锥形瓶中，加入过量的
溶液，再用
标准溶液滴定过量的
至终点，消耗标准溶液的体积为8.00 mL。则
样品的纯度为_______。
已知：实验过程中反应如下：
(未配平)；
(未配平)。
【答案】（1） [Ar]3d54s1 C
（2）C
（3）4FeV2O4+8NaOH+5O2
8NaVO3+2Fe2O3+4H2O
（4）Al(OH)3、H2SiO3
（5）1.6
（6）45.50%
【解析】高铬型钒磁铁矿(主要成分为FeV2O4、FeCr2O4及SiO2、Al2O3等杂质)，焙烧后，钒元素：
FeV2O4被氧化，钒元素以
形式存在；铬元素：FeCr2O4被氧化，铬元素以
形式存在；杂
质反应：SiO2与NaOH 反应生成Na2SiO3；Al2O3与NaOH 反应生成Na[Al(OH)4]。焙烧后的固体进
行水浸，Na2SiO3、Na[Al(OH)4]、含
和
的钠盐等溶于水进入溶液，难溶物质成为滤渣
1(成分为Fe2O3)。溶液通过R-N(CH3)3Cl 树脂进行离子交换，实现钒、铬与其他杂质的初步分离。
向含钒的洗脱液，加入NH4Cl 固体，得到NH4VO3沉淀。铬的提取：将离子交换后含铬的溶液，调
节pH 至6，可能使部分杂质沉淀，得到滤渣2[Al(OH)3、H2SiO3]；加入焦亚硫酸钠溶液，
被
还原，Cr 从+6 价被还原为较低价态，还原后调节pH，使铬元素以Cr(OH)3沉淀形式析出，据此分
析解题。
（1）已知Cr 是24 号元素，根据能级构造原理和洪特规则及特例可知，基态Cr 原子的简化电子排布
式：[Ar]3d54s1，V 是23 号元素，其核外电子排布为：[Ar]3d34s2，则V 基态原子的价层电子排布式
为：3d34s2，故图中图C 处于基态，图A、B 不符合洪特规则，D 为激发态，故答案为：
[Ar]3d54s1；C；
（2）矿物油属于烃类，易溶于有机溶剂，乙醇是有机溶剂，可用于洗涤矿物油，而NaOH 溶液、碳酸
钠溶液、H2SO4溶液与矿物油不反应且不溶解矿物油，故答案为：C；
（3）焙烧后，钒元素以
形式，氧元素的化合价降低，铁和钒的化合价升高，故方程式为：
4FeV2O4+8NaOH+5O2
8NaVO3+2Fe2O3+4H2O；
（4）焙烧时，SiO2转变为硅酸钠，Al2O3转变为 Na[Al(OH)4]，调pH 至6，硅酸钠和Na[Al(OH)4]反应
得滤渣2 的成分为Al(OH)3、H2SiO3；
（5）“沉钒“得到NH4VO3，若洗脱后的溶液中c(
)=0.1mol/L，为使钒元素的沉淀率达到99%，则
沉钒后溶液中的c(
)=0.1mol/L×(1-99%)=0.001mol/L，沉钒后溶液中的c(
)至少为
=
=1.6mol/L，故答案为：1.6；
（6）根据电子守恒可得到n[(NH4)2Fe(SO4)2]=n(
)+5n(KMnO4)，即n(
)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]-
5n(KMnO4)=30×10-3L×0.2000mol/L-5×8.00×10-3L×0.1000mol/L=2.0×10-3mol，故n(V2O5)=
n(
)=
×2.0×10-3mol=1.0×10-3mol，则V2O5样品的纯度为
×100%=45.50%。
2．（2026·河北·一模）工业上常从钒铁合金的炼钢残渣(主要含FeO、V2O3，还有少量硅、铝的氧化物
等杂质)中提取金属钒，其工艺流程如图所示。
已知：①钒有多种价态，其中+5 价最稳定；②+5 价V 在强酸性条件下以
形式存在，在碱性条件下
以
形式存在；③25℃时，Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3；④用有机萃取剂HA 萃取时，对阳离子萃取
能力由强到弱的顺序为Fe3+>VO2+>
>Fe2+。
（1）基态钒原子的核外电子的运动状态有___________种。
（2）“粉碎”的目的是___________；“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为___________。
（3）“浸渣”的成分是___________(填化学式)；“还原”的目的是___________。
（4）加入KClO3后发生反应的离子方程式为___________。
（5）“调pH”后测得溶液中c(
)=0.1mol·L-1，若“沉钒”时钒元素沉淀率达到99%，则“沉钒”后
溶液中的c(
)=___________mol·L-1。
（6）检验NH4VO3沉淀是否洗净的操作是___________；“煅烧”产生的气体可在___________中使用
(填工序名称)。
【答案】（1）23
（2） 增大反应物接触面积，加快焙烧速率，使反应更充分
（3） H2SiO3 “还原”目的是将
还原为
提高萃取率，同时将
还原为
避免其被优先萃取，从而实现钒与铁的分离
（4）
（5）1.6
（6） 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液，若无白色沉淀产生，则说
明已洗净 沉钒
【解析】（1）钒是23 号元素，基态钒原子核外有23 个电子，每个电子的运动状态均不相同，因此核
外电子的运动状态共23 种。
（2）增大反应物接触面积，加快焙烧速率，使反应更充分，焙烧时的方程式为：
。
（3）焙烧时
转化为硅酸盐，加酸调pH 时转化为
沉淀，故浸渣为
；根据已知萃
取能力顺序，“还原”目的是将
还原为
提高萃取率，同时将
还原为
避
免其被优先萃取，从而实现钒与铁的分离
（4）
将
价
（
）氧化为
价
（
），
被还原为
，根据得失电子守恒、电
荷守恒、原子守恒配平得离子方程式。
（5）沉淀率为
，则剩余
，根据
，得
。
（6）取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸酸化的
溶液，若无白色沉淀产生，则说明已
洗净；
煅烧分解生成
，
可制备沉钒所需的铵盐，可返回沉钒工序循环使用。
3．（25-26 高三下·江苏·开学考试）一种从多金属精矿(主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O 等元素)中提取
Fe、Cu、Ni 的工艺。
（1）酸浸后的溶液除铁。除铁时，须调节
，通入空气并高压加热。除铁时
生成
的离子
方程式为______，采取高压的原因是______。
（2）沉铝。调节
沉铝时，
最高可调至______(溶液体积变化可忽略)。已知：“滤液1”中
，
。
氢氧化物
（3）选择萃取除镍。“选择萃取”中，镍形成如图所示的配合物。镍易进入有机相的原因有______。
A．镍与N、O 形成配位键
B．配位时
被还原
C．配合物与水能形成分子间氢键
D．烷基链具有疏水性
（4）含镍铜的溶液制备
晶体。
晶体的立方晶胞中原子所处位置如图所示。则该晶
体的化学式为______；晶体中与
原子最近且等距离的原子的数目为______。
（5）制备
。已知：反应
可用于制备黄
褐色固体
。实验装置与实验用到的试剂如图所示。
补充完整由除镍后所得
溶液制备
的实验步骤：量取
溶液，加入
于三颈烧瓶中，过滤，洗涤，晾干，称重______。(须选用的试剂：
氢氧化
钠溶液，3%过氧化氢溶液)
【答案】（1）
增大
的溶解度，加快氧化速率
（2）5
（3）AD
（4）
12
（5）打开磁力搅拌器，边搅拌边滴加
氢氧化钠溶液，至溶液变为深蓝色，将溶液置于冰水
浴中，边搅拌边加入3%过氧化氢溶液至产生黄褐色沉淀，停止搅拌，静置，向上层清液中滴加3%
过氧化氢溶液至无沉淀生成
【解析】矿粉通入SO2酸浸，浸取液中含有Fe2+、Cu2+、Ni2+、Al3+等，调节pH=3.0，通入空气高压加热
得到Fe2O3，Fe2O3可以通过还原得到Fe 单质，也可以用电解得到Fe 单质，滤液1 在常温下沉铝，
滤液2 选择萃取得到含硫酸根的溶液、分别得到Cu 配合物和Ni 配合物，最终得到产品NixCuyNz。
（1）由于通入SO2“酸浸”，故浸取液中不含有Fe3+，“高压加热”时，Fe2+在酸性条件下被氧化为
Fe2O3，离子方程式为：
；采取高压的原因是增大
的溶解
度，加快氧化速率；
（2）“沉铝”时，保证Cu2+和Ni2+不沉淀，Cu(OH)2的溶度积更小，c(Cu2+)=0.022mol/L，根据
Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=0.022×c2(OH-)=2.2×10-20，得出c(OH-)=10-9mol/L，pH=5；
（3）A．镍与N、O 形成配位键，可以使镍进入有机相，A 正确；
B．配体
中提供孤对电子的O 原子带一个单位负电，可以视作是得到一个电子的
阴离子，其余配体不带电，整个配合物不显电性，形成配合物后，中心离子还是Ni2+，Ni2+化合价
不变，B 错误；
C．配合物与水形成氢键，不能解释镍进入有机相，C 错误；
D．烷基具有疏水性，才能使其进入有机相，D 正确；
故答案为：AD；
（4）晶胞中面心原子为Ni，6×
=3 个，顶点原子为Cu，8×
=1 个，体心的原子为N，有1 个，则化
学式为
；根据分析，Cu 原子处于顶角，距离最近且等距离的原子为面心上Ni 原子，数目
为12；
（5）补充完整由胆矾制备过氧化铜的实验步骤：量取
溶液，加入
于三颈烧瓶中，打开磁力搅拌器，边搅拌边滴加
氢氧化钠溶液，至溶液变
为深蓝色，将溶液置于冰水浴中，边搅拌边加入3%过氧化氢溶液至产生黄褐色沉淀，停止搅拌，
静置，向上层清液中滴加3%过氧化氢溶液至无沉淀生成。
4．（2026·福建福州·二模）铼(Re)广泛用于航空航天、核能和化工等领域。以低品位钼精矿(主要成分
MoS2、ReS2)为原料提取铼的工艺流程如下：
已知：烟气的主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2。
（1）“氧化焙烧”过程中，料层具有一定高度，需分段焙烧。
①分段焙烧的目的是___________。
②生成Re2O7的化学方程式为___________。
（2）“淋洗”工序，加入1% H2O2的主要作用是___________。
（3）其它条件一定，溶液pH、液固比对铼和钼的吸附率的影响如下图：
关于“吸附”、“解吸”工序，下列说法正确的是___________。(填标号)
a．吸附铼的适宜条件pH=9、液固比31 mL·g-1
b．液固比过高，铼的吸附率过低
c．分步解吸的目的是为了降低产品中钼的含量
（4）“工序M”含蒸发浓缩，冷却结晶，___________，___________，干燥。
（5）高铼酸铵样品纯度测定。
取a g NH4ReO4样品，在一定条件下分解，产生的氨气用硼酸(H3BO3)吸收。加入甲基橙作指示剂，滴定
吸收液消耗浓度为c mol·L-1盐酸V mL。(已知：
；
)
①滴定终点时溶液的颜色为___________。
②NH4ReO4样品的纯度为___________。
【答案】（1） 提高铼和钼的挥发率
（2）将ReO3氧化为
（3）bc
（4） 过滤 洗涤
（5） 溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原来颜色
【解析】低品位钼精矿(主要成分MoS2、ReS2)经过氧化焙烧得到主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2
的烟气，用淋洗试剂溶解Mo2O7、Re2O7、ReO3，尾气为SO2，通过阴离子交换树脂选择性吸附
和
，用5% NH4Cl 溶液洗脱
，得到钼酸铵溶液，用10% NH4SCN 溶液洗脱
，
再经蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到高铼酸铵晶体（NH4ReO4）。
（1）①根据题目，烟气的主要成分为Mo2O7、Re2O7、ReO3、SO2。这说明在氧化焙烧过程中，MoS2、
ReS2被氧化为Mo2O7和Re2O7，同时生成SO2。由于料层具有一定高度，若一次性焙烧，可能导致
局部温度过高或氧气不足，影响反应效率。分段焙烧可以确保反应更充分，提高铼和钼的挥发率；
② ReS2在氧气中焙烧生成Re2O7和SO2，Re 从+4 价变为+7 价，S 从-2 价变为+4 价，O 从0 价变为-2
价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：
。
（2）在“氧化焙烧”后，烟气中含有ReO3，根据后续“吸附”步骤，Re 需要以
形式被阴离子交
换树脂吸附。因此，H2O2的作用是将ReO3氧化为
。
（3）a．根据左图，pH=9 时Re 吸附率最高；右图显示液固比为28 mL·g-1时Re 吸附率已经几乎为
100%，则吸附铼的适宜条件pH=9、液固比28mL·g-1，a 错误；
b．右图显示，当液固比从31mL·g-1增加到500 mL·g-1时，Re 的吸附率显著降低，b 正确；
c．根据流程，“解吸1”用5% NH4Cl 溶液洗脱
，得到钼酸铵溶液；“解吸2”用10% NH4SCN 溶液
洗脱
，得到高铼酸铵溶液。这说明分步解吸可实现Mo 和Re 的分离，避免Mo 元素进入最终
产品，从而降低产品中Mo 元素的含量，c 正确；
故选bc。
（4）由分析可知，从高铼酸铵溶液中获得高铼酸铵晶体的方法为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗
涤，干燥。
（5）①初始溶液为NH3·H3BO3，呈弱碱性，加入盐酸后，NH3·H3BO3被中和为NH4Cl 和H3BO3，溶液逐
渐变为酸性，因此滴定终点时，溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原来颜色。
②根据反应方程式：
、
，消耗的HCl 的
物质的量为：
，n(NH3) = n(HCl) = cV × 10-3mol，n(NH4ReO4) = n(NH3) = cV
× 10-3mol，
，样品的纯度为：
。
5．（25-26 高三下·河南·月考）钪(Sc)是一种重要的稀土元素，在铝钪合金、燃料电池电解质、示踪剂
等多个领域有着广泛应用，从铀(U)矿中提取高纯金属
的一种工艺流程如下。
已知：“萃取”时，铀和钪一同进入有机相，其他杂质进入水相。回答下列问题：
（1）基态Sc 原子的价层电子轨道表示式为_______。
（2）“萃取”原理为
，通过“反萃1”铀能够进入水相的原因是_______。假
如每次萃取时水相和有机相体积相等，
在水相和有机相中的分配比为
，则萃取三次后
的萃取率为_______(保留4 位有效数字)。
（3）“反萃2”得到的
在“转化”时生成
，该反应的离子方程式为_______。
（4）常温下，
、
、
，则“沉
钪”时反应
的
_______。
（5）“煅烧”时生成两种氧化物，其中金属氧化物为
，另一种氧化物为_______(填化学式)。
（6）“氟化”时反应生成两种正盐，其化学方程式为_______。
（7）“真空蒸馏”前需将固体粉碎，其目的是_______。
【答案】（1）
（2） 加入盐酸，增大
，使
平衡逆向移动，
进入水相
98.44%
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）增大蒸发面积，提高精炼效率
【解析】酸溶加入浓
加热将矿石中的Sc、U 转化为可溶性硫酸盐进入溶液，不溶性矿渣（浸渣）
被过滤除去，完成初步除杂；萃取：富集钪与铀、分离杂质，加入萃取剂十二烷基磷酸，其原理为
，作用是Sc、U 一同进入有机相，其他金属杂质留在水相被分离，实
现目标元素与大量杂质的初步富集；向有机相中加入稀盐酸反萃取，增大
浓度，使萃取平衡逆
向移动，
从有机相转入水相，Sc 仍留在有机相，完成铀与钪的分离；向含Sc 的有机相中加入
HF 反萃取，
与
结合生成稳定配离子
，从有机相转入水相，得到含
的水溶
液，有机相可回收复用；向含有
溶液中加入
，其反应原理为
，得到纯净的
；向含有
的溶液中加入
，其反应原理为
，生成难溶草酸钪沉淀，进一步富集钪，滤液含杂质被丢弃；
将
在空气中高温煅烧，其反应原理为
，得到金属
氧化物
，同时生成气态
被除去，实现钪的纯化；向
中加入
反应，其反应原
理为
，将
转化为氟化物
，同时生成副产物
向
中加入金属Ca 高温还原，其反应原理为
；真空蒸馏：得到高纯Sc，粗
钪固体粉碎后，真空高温蒸馏，真空环境降低沸点，使Sc 与杂质高效分离，最终得到高纯金属
Sc。由此解题。
（1）基态Sc 原子的价层电子轨道表示式为
。
（2）通过“反萃1”铀能够进入水相的原因是加入盐酸，增大
，使
平
衡逆向移动，
进入水相；
在水相和有机相中的分配比为
，设原水溶液中
的物质的量为
，则第一次萃取进入有
机相的物质的量为
，第二次萃取为
，第三次萃取为
，故萃取率为
。
（3）“转化”时生成
的离子方程式为
。
（4）常温下，
的
。
（5）“煅烧”时生成两种氧化物，其中金属氧化物为
，根据氧化还原反应规律配平得方程式：
，则另一种氧化物为
。
（6）“氟化”时反应生成两种正盐，发生反应的化学方程式为
。
（7）“真空蒸馏”前将固体粉碎的目的为增大蒸发面积，提高精炼效率。
